伯努利数
18世纪雅各布·伯努利提出的数
伯努利数是18世纪瑞士数学家雅各布·伯努利引入的一个数学概念,是与数论有密切关联的有理数序列。伯努利数在数论、数学分析和数值计算等领域中有广泛应用。
简介
一般地,时,有;时,有公式可用来逐一计算伯努利数。伯努利数在数论中很有用。例如,对于佩尔方程(是素数),N.C.安克尼和E.埃米尔·阿廷曾猜想它的最小解 满足 ,1960年,L.J.莫德尔证明了在时,S.乔拉证明了在时,上述猜想等价于伯努利数的分子不被整除。伯努利数还可用于费马大定理的论证中。设 ,如果伯努利数的每一个分子不被整除,这样的素数叫正规素数,否则就叫非正规素数。
证明
18世纪瑞士数学家雅各布第一·伯努利引入的一个数。设伯努利数为,其定义:这里。由计算知:,
一般地,时,有;时,有公式可用来逐一计算伯努利数。伯努利数在数论中很有用。
例如
对于佩尔方程( 1(mod4)是素数),N.C.安克尼和E.埃米尔·阿廷曾猜想它的最小解满足 ,1960年,L.J.莫德尔证明了在p呏5(mod8)时,S.乔拉证明了在 呏1(mod8)时,上述猜想等价于伯努利数的分子不被 整除。伯努利数还可用于费马大定理的论证中。设,如果伯努利数, ,…, 的每一个的分子不被p整除,这样的素数p叫正规素数,否则就叫非正规素数。
证明
德国数学家E.E.库默尔证明了:当为正规素数时,费马大定理成立。不难计算当时,除开以外,其余的素数都是正规素数。因此,在费马大定理的研究中,库默尔的结果是一项突破性的工作(见不定方程)。尽管有许多判别正规素数的法则,但是,是否有无穷多个正规素数,尚未解决。而非正规素数有无穷多个,早在1915年就被人们所证明。
伯努利数的性质
伯努利数的可整除性与分圆域理想类群有关,这关系由库默尔的定理和更强的埃尔贝朗-里贝定理描述。冯·施陶特-克劳森定理给出了非零伯努利数分母的特征,这些分母是适合\( p - 1 \)整除\( n \)的所有质数\( p \)的乘积。吾乡-朱加猜想猜测质数\( p \)与伯努利数\( B_{p-1} \)的关系。伯努利数的p进连续性是一个特别重要的同余性质,与黎曼ζ函数的莱昂哈德·欧拉乘积公式有关。
参考资料
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伯努利数的性质
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